程序设计与软件工程基础

北京联合大学应用文理学院计算机中心

第9章结构

程序设计的方法与语言

程序设计的风格

程序设计基础

结构化程序设计方法

、面向对象程序设计方法

厂软件工程的概念与结构

软件分析阶段常用方法一一SA方法

软件工程基础《软件设计阶段常用方法一SD方法

软件的测试

、软件的调试

09/11/1联大应用文理学院计算机中心2

思考

♦:♦程序？

♦:♦程序设计？

♦:♦程序设计语言?

♦:♦程序设计方法?

09/11/1联大应用文理学院计算机中心4

程序与程序设计

♦:♦程序

由人所编写的指挥和控制计算机完成某一任务的指

令序列

♦:♦程序设计

编写程序的过程

♦:♦程序设计语言

人和计算机进行信息交流的语言

09/11/1联大应用文理学院计算机中心5

程序设计的发展

♦:♦初期的程序设计

高运行效率，少占用内存为目标

♦:♦结构化程序设计阶段

程序的可读性，可维护性为目标

♦:♦面向对象的程序设计阶段

降低程序的复杂性，提高软件的开发效率和改善工

作界面％目标

09/11/1联大应用文理学院计算机中心6

♦:♦程序设计风格

是指编写程序时所表现出来的特点、习惯和逻辑思路。

♦:♦程序设计风格会深刻的影响软件的质量和可维护性。

良好的程序设计风格可以使程序结构清晰合理，使程

序代码易于维护。

♦:♦基本出发点

自己编制的程序还要给别人看

自己编制的程序还要为以后看

♦:♦程序设计总体风格

强调简单清晰，程序是可理解的

“清晰第一，效率第二”的论点已成为当今主导的程序设计

风格

09/11/1联大应用文理学院计算机中心7

程序设计风格

♦良好的程序设计风格包括:

总体设计的风格

语言运用的风格

程序文本的风格

输入输出的风格

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总体设计的风格

♦:♦结构清晰：

程序是模块化结构的，且按层次组织，合理运用3

种基本结构

模块功能尽可能单一化，模块间的联系尽量少

♦:♦思路清晰：

遵循自顶向下、逐步细化的原则

♦:♦条理清晰：

遵循“简短朴实”原则，切忌卖弄所谓的“技巧”

09/11/1联大应用文理学院计算机中心9

语言运用的风格

♦:♦选择合适的程序设计语言

符合软件工程的要求

符合结构化程序设计的思想

■使用要方便

♦:♦不要滥用语言中的某些特色

09/11/1联大应用文理学院计算机中心10

♦注意程序文本的易读性♦:♦符号规范化：

一般情况下每个语句占常用从简，专用从繁

用一行照顾习惯用法

程序的层次要分明，在数据说明的次序规范化，

各层次之间应采用缩进易于理解、测试排错及维

规则

同一结构层次中的语句说明语句中变量安排有序

,缩进相同的字数化

举例

Ifx>ythen

max=x

Else

max=y

Endif

09/11/1联大应用文理学院计算机中心11

程序文本的风格

♦程序中添加必要的注释

■序言性注释

$位于每个程序的开头部分，给出程序的整体说明

$主要描述的内容：程序标题，程序功能说明，主要算法,

接口说明，程序位置，开发简历，程序设计者、复审者,

复审日期，修改日期等

■功能性注释

$一般嵌在源程序体之中

$主要描述其后的语句或程序做什么

♦:♦程序中合理使用分隔符

一类是语法所规定的分隔符

另一类是为提高程序的可读性，系统允许用户使用的分隔

符——空格及空行

09/11/1联大应用文理学院计算机中心12

输入输出的风格

♦:♦输入

在需要输入数据时，应该给出必要的提示

输入格式要简单，以使得输入的步骤和操作尽可能

简单

输入数据时，应允许使用自由格式，允许缺省值

输入一批数据时，最好使用输入结束标志

以适当的方式对输入数据进行检验，以确认其有效

性

♦:♦输出

对输出数据应该加上必要的说明

■设计输出的报表格式

09/11/1联大应用文理学院计算机中心13

结构化程序设计

♦:♦结构化程序的两个特点：

以控制结构为单位，只有一个入口和一个出口，使

各单位之间的接口比较简单，每个单位也容易被人

们理解

缩小了程序的静态结构与动态执行之间的差异，使

人们能方便、正确地理解程序的功能

♦:♦三种基本控制结构的形式

顺序结构

选择结构

循环结构

09/11/1联大应用文理学院计算机中心14

顺序结构

09/11/1联大应用文理学院计算机中心15

假

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选择结构

*If…Then语句（单分支结构）

■If＜表达式＞Then

语句块

Else

语句块

EndIf

09/11/1联大应用文理学院计算机中心17

09/11/1联大应用文理学院计算机中心18

选择结构一一多分支结构

♦SelectCase语句

SelectCase<测试表达式>

•[Casev表达式列表1>

・卜语句块1>]]

•[Casev表达式列表3>

・卜语句块2>]]

•...

•[Casev表达式歹4表n>

•[v语句块n>]]

•[CaseElse

•[v语句块n+l>]]

EndSelect

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循环结构

♦循环结构

当型循环结构

条件

S

直到型循环结构

S

条件

09/11/1联大应用文理学院计算机中心20

当型循环结构

判断循环条件是否成立

♦如果条件成立，则执行

循环体语句组，然后再

次判断循环条件是否成

立

❖如果条件不成立，则不

执行或退出循环体结构

,转向其它操作步骤

09/11/1联大应用文理学院计算机中心21

当型循环结构

判断循环条件是否成立

♦如果条件不成立，则执

行循环体语句组，然后

再次判断循环条件是否

不成立

如果条件成立，则不执

行或退出循环体结构，

转向其它操作步骤

09/11/1联大应用文理学院计算机中心22

直到型循环结构

先执行循环体语句组1

循环变量初始化次

♦然后判断循环条件是否

成立，如果条件成立，

则再次执行循环体语句

组

其它操作步骤❖如果条件不成立，则不

再执行或退出循环体结

构，转向其它操作步骤

O

09/11/1联大应用文理学院计算机中心23

直到型循环结构

先执行循环体语句组1

次

♦然后判断循环条件是否

成立，如果条件不成立

,则再次执行循环体语

句组

*如果条件成立，则不再

执行或退出循环体结构

,转向其它操作步骤。

09/11/1联大应用文理学院计算机中心24

结构化程序设计原则

模块化的设计理念

自顶向下、逐步求精的设计过程

限制使用GOTO语句

09/11/1联大应用文理学院计算机中心25

模块化程序设计

♦:♦模块化程序设计

是指把一个大程序按人们能理解的大小规模进行分

解

♦:♦模块划分与组织的方法：

1按功能划分模块

$要求

—各模块功能单一

-各模块之间的联系尽量少

$优点

-可读性和可理解性都比较好

-各模块间的接口关系比较简单

-当要修改某一功能时，只涉及一个模块

-其他应用程序可以充分利用已有的一些模块

09/11/1联大应用文理学院计算机中心26

模块化程序设计

2按层次组织模块

$上层模块指出总任务，即“做什么”；下层模块精确

描述各个子任务，即“如何做”

模块4模块5模块6

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自顶向下、逐步求精的设计过程

♦:♦包括两个方面

将一个复杂问题的解法分解和细化成由若干模块组

晟的层次结构

将一个模块的功能逐步分解细化为一系列的处理步

骤，直到某种程序设计语言的语句或某种机器指令

♦:♦两条优点

符合人们解决复杂问题的规律，可以显著提高程序

设计的效率

用先全局后局部、先整体后细节、先抽象后具体的

方法设计，结构层次清晰，容易阅读和理解

09/11/1联大应用文理学院计算机中心28

自顶向下、逐步求精的设计过程

计算并打印输出某班某门课程平均分细化的

过程

09/11/1联大应用文理学院计算机中心29

面向对象程序设计方法

♦:♦面向对象(ObjectOriented)方法已经发

展成为主流的软件开发方法，起源于对面向对

象语言的研究

♦:*20世纪60年代后期首次被提出，80年代开始

走向实用

09/11/1联大应用文理学院计算机中心30

面向对象的基本概念

♦:♦对象

客观世界中的实体

♦:♦分类

具体的物理实体：一辆车

任何有明确意义和边界的东西：一个项目计划

♦:♦特点

对象是构成世界的一个独立单位，通常既有静态的

特征（属性），又有动态的行为（方法）

09/11/1联大应用文理学院计算机中心31

面向对象的基本概念

♦:♦属性

对象所包含的信息

在设计对象时确定

•person（姓名,年龄，体重）

不同对象的同一属性可以具有相同或不同的属性值

•personl（张三，19,43kg）

•personl（李四,20,65kg）

♦:♦方法

允许作用于某个对象上的各种操作

事件

由对象识别的某一动作

09/11/1联大应用文理学院计算机中心32

面向对象的基本概念

♦:♦类

■具有相似性质的一组对象

类是对象的抽象，描述了属于该对象类型的所有对

象的性质，而一个对象则是其对应类的一个实例

例如：

•Integer是一个整数类，描述了所有整数的性质

・12是一个具体的整数，是Integer类的一个实例

09/11/1联大应用文理学院计算机中心33

面向对象的基本概念

♦:♦继承：

表示类之间的相似性的机制

是面向对象方法的一个主要特性

一个类（子类）的定义可以定义在另一个已定义类

（父类）的基础上，子类可以继承父类中的属性和

方法，也可以定义自己的属性和方法

如：整数类和正整数类

♦多态性

指在类的不同层次上可以使用相同的方法名，但不

同层次的类可以按自己的需要来实现这个行为。

09/11/1联大应用文理学院计算机中心34

面向对象的基本概念

♦:♦封装

一种信息隐蔽技术，目的在于将对象的使用者和对

象的设计者分开

♦:♦消息

用来请求对象执行某一处理或回答某些信息的要求

面向对象方法和技术以对象为中心。对象是由

数据和容许的操作组成的封装体，对象之间通

过传递消息互相联系，以模拟现实世界中不同

事物彼此之间的联系。

09/11/1联大应用文理学院计算机中心35

面向对象的基本概念

♦:♦对象的基本特征

■模块性

$各个对象之间相对独立，相互依赖性小

■继承性和类比性

动态连接性

易维护性

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面向对象技术

♦面向对象技术包括3个方面

■面向对象的分析00A

$主要任务：了解问题域内所涉及的对象、对象之间的关系

和作用，然后构造出对象模型，力争这个“模型”能反映

所要解决的“实质问题”O

$主要方法：抽象

面向对象的设计00D

$主要任务：设计软件的对象模型。在软件系统中设计各个

对象、对象之间的关系（如层次关系、继承关系等）、对

象间的通信方式（消息）等。

■面向对象的实现001

$主要任务：实现软件功能，实现各个对象所应完成的任务

,包括实现每个对象的内部功能、系统的界面设计和输出

格卡。

09/11/1联大应用文理学院计算机中心37

面向对象技术

♦:♦面向对象技术的特点

与人类习惯思维方法一致

可重用性----继承特性

可维护性

表示方法的一致性

09/11/1联大应用文理学院计算机中心38

族外工福基砒

北京联合大学应用文理学院计算机中心

软件工程的产生

♦:♦软件：

与计算机系统的操作有关的计算机程序、规程、规

贝h以及可能有的文件、文档及数据。

■软件=程序+文档

♦:♦软件工程

是指采用工程的概念、原理、技术和方法指导软件

的开发与维护。

09/11/1联大应用文理学院计算机中心40

软件工程的结构

工具层

方法层

过程层

质量保证层

3要素：过程、工具、方

法

09/11/1联大应用文理学院计算机中心41

软件生命周期

♦:♦定义

从某一软件被提出并着手开始实现，直到软件完成

其使命为止的全过程

*3个时期，8个阶段

09/11/1联大应用文理学院计算机中心42

软件生命周期

09/11/1联大应用文理学院计算机中心43

软件工作的范围

只考虑I扩展到涉及整个

编写程1软件生命周

序期

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软件定义期

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软件定义期

*1问题定义

■主要目的

$确定问题的性质、工程目标及规模

■参加人员

$软件开发人员、用户及使用部门负责人

■提交

$文档（编写系统目标与规范说明书）

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软件定义期

*2可行性分析

■主要目的

$进一步研究所定义的问题是否可解

■角度

$技术可行性

$经济可行性

$社会可行性

■使用方法

$逻辑模型数据流图和数据字典

$物理模型系统流程图

■提交

$文档

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软件定义期

03需求分析

■主要目的

•根据可行性研究阶段提交的文档，特别是从数据流图

出发，对目标系统提出清晰、准确和具体的要求（做

什么）

■具体任务

•综合要求者数据分析序详细模型系统

■提交

•文档（系统的功能说明、数据要求和用户系统描述）

09/11/1联大应用文理学院计算机中心48

软件开发期*

A

09/11/1联大应用文理学院计算机中心49

信息描述

功能描述数据设计

设计

行为描述

集成并确

一程序模块认的软件

其他需求编码测试

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软件开发期

*1系统设计

■主要任务

$划分出构成系统的各物理元素

-如程序、文件、数据库、人工过程与文档等

$设计出软件的结构

-如确定模块之间的关系

$阶段最后要进行严格的技术审查和管理审查

09/11/1联大应用文理学院计算机中心51

系统设计过程

选

功

推

设

制

提

提

能

交

择

计

定

荐

出

AA\A

分

VV/V文

合

软

测

最

可

解

档

件

试

理

佳

选

结

计

方

方

择

构

划

案

案

方

案

09/11/1联大应用文理学院计算机中心52

软件开发期

02详细设计

■主要任务

•对系统做出精确的描述，以方便编码阶段使用

■目标

•保证程序的可靠性、易读、易理解、易测试、易修改

和易维护

提交

•详细的编码规格说明

■工具

•层次图与输入-处理-输出图的结合(HIPO)

•过程描述语言(PDL)

09/11/1联大应用文理学院计算机中心53

■主要任务

$将系统设计与详细设计阶段中的结果翻译成用某种程

序设计语言书写的程序

影响程序设计的几个方面

$选择适当的程序设计语言

$良好的编程风格

$充分利用已有的软件工具协助编码

提交

$源程序编码

$面向用户的文档：用户手册，操作手册

$单元测试计划

09/11/1联大应用文理学院计算机中心54

■主要任务

•尽量发现程序中的错误

■测试与调试的区别

•测试是要尽量发现程序中的错误，但绝不能证明程序

的正确性

•调试是要推断错误的原因，从而进一步改正错误

■提交

•测试分析报告

09/11/1联大应用文理学院计算机中心55

■维护

$是软件生命周期的最后阶段，也是持续时间最长、付

出代价最大的阶段

$程序代码及文档的维护

■分类

$改正性维护：纠正使用中出现的错误

$适应性维护：适应环境的变化

$完善性维护：改进原有软件

$预防性维护：为将来的可维护性和可靠性做的工作

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软件工具与软件开发环境

♦:♦软件支援环境

是指在宿主硬件和宿主软件的基础上，用于辅助、

支援其他软件的研制和维护的一组软件

♦:♦功能

能够支援软件生命的全周期

能够支援大型软件工程项目

能够支援软件配置管理

09/11/1联大应用文理学院计算机中心57

软件工具与软件开发环境

♦:♦作用

能改进软件质量、提高软件生产率

♦:♦组成

环境数据库

$包含软件必要的信息和软件研制工具的有关信息

■接口软件

$包括系统与用户的接口、系统与环境数据库和工具之

间的接口

■工具组

$包括软件研制工具、软件维护工具和控制配置工具等

09/11/1联大应用文理学院计算机中心58

软件详细设计的表达

♦:♦工程上常用的表达工具

■图形工具

$用图形的方式来描述实现一个算法的过程

■表格工具

$用表格的方式列出实现算法过程的每一步操作

■语言工具

$用某种语言描述算法

09/11/1联大应用文理学院计算机中心59

程序流程图

程序流程图（流程框图）

起止框判断框处理框输入与输出

框

注释框流程线流程线连接点

09/11/1/、/工IIJA工-J-|VUVI-1/L|-L-»60

程序流程图

构

流

程❖顺序结构

图

的

5❖选择结构

种

基❖多分支选择结构

本

控

制❖当型循环结构

结

❖直到型循环结构

09/11/1联大应用文理学院计算机中心61

程序流程图

♦:♦优点

独立，直观，易学

♦:♦缺点：

不是逐步求精的好工具，过早考虑程序的控制流程

，忽略全局结构

不易表示层次结构

不易表示数据结构和模块调用关系

转移控制不受约束

09/11/1联大应用文理学院计算机中心62

NS图

❖NS图（盒图）

去掉了流程图中的流程线，全部算法写在一个框内

,每一种基本结构也是一个框

不允许破坏结构化原则

♦:♦基本特点

■功能域比较明确

不能任意转移控制，符合结构化原则

容易确定局部和全程数据的作用域

容易表示嵌套关系和层次关系

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4

6

心

中

机

算

计

院

学

理

文

用

应

构构大

结构结联

择结环

构构选环循

结结支循型

序择分型到

顺选多当直

❖❖